文档内容
热点专项 反应机理与反应过程分析
目录
01考情透视·目标导航............................................................................................................................
02知识导图·思维引航............................................................................................................................
03核心精讲·题型突破............................................................................................................................
【真题研析】...........................................................................................................................................................
【核心精讲】...........................................................................................................................................................
1．反应机理.............................................................................................................................................................
2．催化剂和催化作用.............................................................................................................................................
3．催化剂与中间产物.............................................................................................................................................
【命题预测】...........................................................................................................................................................
考向1催化剂与反应机理.......................................................................................................................................
考向2催化机理循环图...........................................................................................................................................
考点要求 考题统计 考情分析
2024·北京卷，9，3分；2024·广东卷，
15，3分；2024·安徽卷，10，3分；
反应机理在近几年高考题中频繁出
2024·北京卷，13，3分；2024·浙江6月
催化剂与 现，是高考热点，呈现方式每年都有
反应机理 卷，12，2024·浙江1月卷，14，3分； 变化，通过真实问题情境素材增加了
2024·广西卷，1，3分； 试题新颖性，考查学生的迁移运用能
力和创新思维。机理详细描述了每一
2022•湖南选择性卷，12，3分；
步转化的过程，包括过渡态的形成，
键的断裂和生成，以及各步的相对速
2024·北京卷，10，3分；2023•湖南卷， 率大小等。预计2025命题形式比较
催化机理
14，3分；2023•浙江省6月选考，14，3 新颖，以图像为载体，考查考生的迁
循环图
移运用能力和创新思维。
分；2023•北京卷，13，3分；1．(2024·北京卷，9，3分)氘代氨(ND )可用于反应机理研究。下列两种方法均可得到ND ：①MgN
3 3 3 2
与DO的水解反应；②NH 与DO反应。下列说法不正确的是( )
2 3 2
A．NH 和ND 可用质谱法区分
3 3
B．NH 和ND 均为极性分子
3 3
C．方法①的化学方程式是MgN+6D O=3Mg(OD)+2ND↑
3 2 2 2 3
D．方法②得到的产品纯度比方法①的高
【答案】D
【解析】A项，NH 和ND 的相对分子质量不同，可以用质谱法区分，A正确；B项，NH 和ND 的H
3 3 3 3
原子不同，但空间构型均为三角锥形，是极性分子，B正确；C项，MgN 与DO发生水解生成Mg(OD)
3 2 2 2
和ND ，反应方法①的化学方程式书写正确，C正确；D项，方法②是通过DO中D原子代替NH 中H原
3 2 3
子的方式得到ND ，代换的个数不同，产物会不同，纯度低，D错误；故选D。
3
2．(2024·广东卷，15，3分)对反应S(g) T(g) (I为中间产物)，相同条件下：①加入催化剂，反
应达到平衡所需时间大幅缩短；②提高反应温度， 增大， 减小。基于以上事实，
可能的反应历程示意图(——为无催化剂，------为有催化剂)为( )
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】提高反应温度， 增大，说明反应S(g) T(g)的平衡逆向移动，即该反应为放热反应， 减小，说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动，属于吸热反应，由此可排除C、
D选项，加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，即反应的决速步骤的活化能下降，使得反应速率
大幅加快，活化能大的步骤为决速步骤，符合条件的反应历程示意图为A，故A正确，故选A。
3．(2024·安徽卷，10，3分)某温度下，在密闭容器中充入一定量的X(g)，发生下列反应：X(g)
Y(g)( ΔH ＜0)，Y(g) Z(g)( ΔH ＜0)，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示
1 2
意图符合题意的是( )
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】由图可知，反应初期随着时间的推移X的浓度逐渐减小、Y和Z的浓度逐渐增大，后来随着
时间的推移X和Y的浓度逐渐减小、Z的浓度继续逐渐增大，说明X(g) Y(g)的反应速率大于Y(g)
Z(g)的反应速率，则反应X(g) Y(g)的活化能小于反应Y(g) Z(g)的活化能。A项，X(g)
Y(g)和Y(g) Z(g)的∆H都小于0，而图像显示Y的能量高于X，即图像显示X(g) Y(g)为
吸热反应，A项不符合题意；B项，图像显示X(g) Y(g)和Y(g) Z(g)的∆H都小于0，且X(g)
Y(g)的活化能小于Y(g) Z(g)的活化能，B项符合题意；C项，图像显示X(g) Y(g)和
Y(g) Z(g)的∆H都小于0，但图像上X(g) Y(g)的活化能大于Y(g) Z(g)的活化能，C项不
符合题意；D项，图像显示X(g) Y(g)和Y(g) Z(g)的∆H都大于0，且X(g) Y(g)的活化能
大于Y(g) Z(g)的活化能，D项不符合题意；故选B。4．(2024·北京卷，13，3分)苯在浓HNO 和浓HSO 作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列
3 2 4
说法不正确的是( )
A．从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ
B．X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物
C．由苯得到M时，苯中的大π键没有变化
D．对于生成Y的反应，浓HSO 作催化剂
2 4
【答案】C
【解析】A项，生成产物Ⅱ的反应的活化能更低，反应速率更快，且产物Ⅱ的能量更低即产物Ⅱ更稳
定，以上2个角度均有利于产物Ⅱ，故A正确；B项，根据前后结构对照，X为苯的加成产物，Y为苯的
取代产物，故B正确；C项，M的六元环中与-NO 相连的C为sp3杂化，苯中大π键发生改变，故C错误；
2
D项，苯的硝化反应中浓HSO 作催化剂，故D正确；故选C。
2 4
5．(2024·北京卷，10，3分)可采用 催化氧化法将工业副产物HCl制成Cl，实现氯资源的再利
2
用。反应的热化学方程式： 。下图所示为该法的
一种催化机理。
下列说法不正确的是( )
A．Y为反应物HCl，W为生成物HO
2
B．反应制得1mol Cl ，须投入2mol CuO
2
C．升高反应温度，HCl被O 氧化制Cl 的反应平衡常数减小
2 2
D．图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
【答案】B【解析】由该反应的热化学方程式可知，该反应涉及的主要物质有HCl、O、CuO、Cl、HO；CuO
2 2 2
与Y反应生成Cu(OH)Cl，则Y为HCl；Cu(OH)Cl分解生成W和Cu OCl ，则W为HO；CuCl 分解为X
2 2 2 2
和CuCl，则X为Cl；CuCl和Z反应生成Cu OCl ，则Z为O；综上所述，X、Y、Z、W依次是Cl、
2 2 2 2 2
HCl、O、HO。A项，Y为反应物HCl，W为生成物HO，A正确；B项，CuO在反应中作催化剂，会不
2 2 2
断循环，适量即可，B错误；C项，总反应为放热反应，其他条件一定，升温平衡逆向移动，平衡常数减
小，C正确；D项，图中涉及的两个氧化还原反应是CuCl →CuCl和CuCl→Cu OCl ，D正确；故选B。
2 2 2
6．(2024·浙江6月卷，12，3分)丙烯可发生如下转化(反应条件略)：
下列说法不正确的是( )
A．产物M有2种且互为同分异构体(不考虑立体异构)
B． 可提高Y→Z转化的反应速率
C．Y→Z过程中，a处碳氧键比b处更易断裂
D．Y→P是缩聚反应，该工艺有利于减轻温室效应
【答案】D
【解析】丙烯与HOCl发生加成反应得到M，M有CH-CHCl-CH OH和CH-CHOH-CH Cl两种可能的
3 2 3 2
结构，在Ca(OH) 环境下脱去HCl生成物质Y( )，Y在H+环境水解引入羟基再脱H+得到主产物
2
Z；Y与CO 可发生反应得到物质P( )。A项，产物M有2种且互为同分异构
2
体(不考虑立体异构)，A正确；B项，H促进Y中醚键的水解，后又脱离，使Z成为主产物，故其可提高Y→Z转化的反应速率，B正确+；C项，从题干 部分可看出，是a处碳氧键断裂，
故a处碳氧键比b处更易断裂，C正确；D项， Y→P是CO 与Y发生加聚反应，没有小分子生成，不是
2
缩聚反应，该工艺有利于消耗CO，减轻温室效应，D错误；故选D。
2
7．(2024·浙江1月卷，14，3分)酯在 溶液中发生水解反应，历程如下：
已知：
①
②RCOOCH CH 水解相对速率与取代基R的关系如下表：
2 3
ClC
取代基R CH ClCH 2
3 2 H
水解相对速率 1 290 7200
下列说法不正确的是( )
A．步骤I是 与酯中 作用
B．步骤I使I和Ⅱ平衡正向移动，使酯在 溶液中发生的水解反应不可逆
C．酯的水解速率：FCH COOCH CH＞ ClCH COOCH CH
2 2 3 2 2 3
D． 与 反应、 与 反应，两者所得醇和羧酸盐均不同
【答案】D
【解析】A项，步骤Ⅰ是氢氧根离子与酯基中的 作用生成羟基和O-，A正确；B项，步骤Ⅰ加入氢
氧根离子使平衡Ⅰ正向移动，氢氧根离子与羧基反应使平衡Ⅱ也正向移动，使得酯在NaOH溶液中发生的
水解反应不可逆，B正确；C项，从信息②可知，随着取代基R上Cl个数的增多，水解相对速率增大，原因为Cl电负性较强，对电子的吸引能力较强，使得酯基的水解速率增大，F的电负性强于Cl，FCH 对电
2
子的吸引能力更强，因此酯的水解速率FCH COOCH CH＞ ClCH COOCH CH，C正确；D项，
2 2 3 2 2 3
与氢氧根离子反应，根据信息①可知，第一步反应后18O既存在于羟基中也存在于O-中，
随着反应进行，最终18O存在于羧酸盐和醇中，同理 与18OH-反应，最终18O存在于醇中
和羧酸盐中，两者所得醇和羧酸盐相同，D错误；故选D。
8．(2024·广西卷，1，3分)烯烃进行加成反应的一种机理如下：
此外，已知实验测得CH=CH 、CHCH=CH、(CH)C=CH 与Br 进行加成反应的活化能依次减小。
2 2 3 2 3 2 2 2
下列说法错误的是( )
A．乙烯与HCl反应的中间体为
B．乙烯与氯水反应无CHClCH OH生成
2 2
C．卤化氢与乙烯反应的活性：HBr＞HCl
D．烯烃双键碳上连接的甲基越多，与Br 的反应越容易
2
【答案】B
【解析】A项，HCl中氢带正电荷、氯带负电荷，结合机理可知，乙烯与 HCl反应的中间体为氢和乙
烯形成正离子： ，A正确；B项，氯水中存在HClO，其结构为H-O-Cl，其中Cl带正电荷、
OH带负电荷，结合机理可知，乙烯与氯水反应可能会有CHClCH OH生成，B错误；C项，由机理，第
2 2
一步反应为慢反应，决定反应的速率，溴原子半径大于氯，HBr中氢溴键键能更小，更容易断裂，反应更
快，则卤化氢与乙烯反应的活性：HBr＞HCl，C正确； D项，已知实验测得CH=CH 、CHCH=CH 、
2 2 3 2
(CH)C=CH 与Br 进行加成反应的活化能依次减小；则烯烃双键碳上连接的甲基越多，与 Br 的反应越容
3 2 2 2 2
易，D正确；故选B。
9．(2023•湖南卷，14，3分)NH 是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。我国
2 4
科学家合成的某Ru (Ⅱ)催化剂(用[L- Ru-NH ]+表示)能高效电催化氧化NH 合成NH，其反应机理如图所
3 3 2 4示。
下列说法错误的是( )
A．Ru (Ⅱ)被氧化至Ru (Ⅲ)后，配体NH 失去质子能力增强
3
B．M中Ru的化合价为
C．该过程有非极性键的形成
D．该过程的总反应式：4NH -2e- =N H+2NH+
3 2 4 4
【答案】B
【解析】A项，Ru (Ⅱ)被氧化至Ru (Ⅲ)后，[L- Ru-NH ]2+中的Ru带有更多的正电荷，其与N原子成
3
键后，Ru吸引电子的能力比Ru (Ⅱ)强，这种作用使得配体NH 中的N-H键极性变强且更易断裂，因此其
3
失去质子(H+)的能力增强，A正确；B项，Ru (Ⅱ)中Ru的化合价为+2，当其变为Ru (Ⅲ)后，Ru的化合价
变为+3，Ru (Ⅲ)失去2个质子后，N原子产生了1个孤电子对，Ru的化合价不变；M为 ，
当[L- Ru-NH ]+变为M时，N原子的孤电子对拆为2个电子并转移给Ru 1个电子，其中Ru的化合价变为
2
+2，因此，B不正确；C项，该过程M变为[L-Ru-NH -NH - Ru-L]2+时，有N-N键形成，N-N是非极性键，
2 2
C正确；D项，从整个过程来看， 4个NH 失去了2个电子后生成了1个NH 和2个NH +，Ru (Ⅱ)是催
3 2 4 4
化剂，因此，该过程的总反应式为4NH -2e- =N H+2NH+，D正确；故选B。
3 2 4 4
10．(2022·山东卷，10，3分)在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列
说法错误的是( )
A．含N分子参与的反应一定有电子转移B．由NO生成HONO的反应历程有2种
C．增大NO的量，C H 的平衡转化率不变
3 8
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
【答案】D
【解析】根据反应机理图知，含 N 分子发生的反应有 NO＋·OOH===NO ＋·OH、NO＋NO ＋
2 2
HO===2HONO、NO ＋·C H===C H ＋HONO、HONO===NO＋·OH，含N分子NO、NO 、HONO中N
2 2 3 7 3 6 2
元素的化合价依次为＋2价、＋4价、＋3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一
定有电子转移，A项正确；根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，B项正确；NO是催化剂，
增大NO的量，C H 的平衡转化率不变，C项正确；无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O 反应制备
3 8 2
丙烯的总反应都为2C H＋O=2C H＋2HO，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D项错误。
3 8 2 3 6 2
反应历程或机理图解题模型
明确反应物：最重要的要看清图示中的箭头，明确哪些物质进行循环体系，哪些物质离子循环体系，
进行循环体系的物质为总反应的反应物，离子循环体系的物质为总反应的生成物。
明确催化剂和中间产物：从循环图示中找出分解的若干反应，通过分步反应区分哪些是催化剂，哪些
是中间产物。
写出总反应：依据质量守恒定律，确定循环 图示中没标出的物质，利用氧化还原反应的配平方法进
行配平，写出总反应，同时标出催化剂和反应条件。
1 ． 反应机理
(1)反应机理是用来描述某反应物到反应产物所经由的全部基元反应，就是把一个复杂反应分解成若干
个基元反应，以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应，然后按照一定规律组合起来，从而阐
述复杂反应的内在联系，以及总反应与基元反应的内在联系。
(2)反应机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成、键的断裂和生成，以及各步的相对速
率大小等。典型的有基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论。
(3)反应机理中包含的基元反应是单分子反应或双分子反应。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化
剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。
(4)认识化学反应机理，任何化合物的每一步反应都应该是在该条件下此类化合物的通用反应。
2 ．催化剂和催化作用
(1)能改变化学反应速率而本身的化学组成和质量在反应前后保持不变，这种物质叫做催化剂。催化剂
在反应中所起的作用叫催化作用。
(2)在化工生产中，常常加入催化剂以促进化学反应的进行。例如，硫酸工业中，由二氧化硫制三氧化硫的反应常用五氧化二钒作催化剂；氮气与氢气合成氨的反应，使用的是以铁为主体的多成分催化剂；生
物体内的化学反应也与催化剂有着密切的关系，生物体内的各种酶具有催化活性，是生物催化剂。
(3)催化剂只能加快反应的速率，不能使原来不能发生的反应得以进行。在可逆反应中，催化剂只能缩
短反应达到平衡的时间，而不能使化学平衡发生移动。
(4)催化剂一般有选择性，不同的化学反应要选用不同的催化剂。同样的反应物选用不同的催化剂，可
以发生不同的反应，从而得到不同的产物。
(5)催化作用是指催化剂活性中心对反应分子的激发与活化，使反应按新的途径通过一系列基元步骤进
行。催化剂参与反应，但经过一次化学循环后又恢复到原来的组成。一般催化剂在机理图中是以完整的循
环出现的，通过一个箭头进入整个历程的物质一般是反应物，而通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一
般是产物。
【易错提醒】
认识催化剂的四大误区
实际上，催化剂不是不参加化学反应，而是在化学反应前后，催化剂的化
学性质基本不变。例如在铜催化乙醇生成乙醛的反应中，铜参与反应的原
误区 催化剂不参 理如下：
1 加化学反应 第一步为2Cu＋O===2CuO，
2
第二步为CuO＋CHCHOH→Cu＋CHCHO＋HO，这两步反应方程式的加和为O
3 2 3 2 2
＋2CHCHOH→CHCHO＋2HO。显然催化剂参与了化学反应
3 2 3 2
一种反应只 实际上一个反应可以有多种催化剂，只是我们常选用催化效率高的，对环
误区
有一种催化 境污染小，成本低的催化剂，如双氧水分解的催化剂可以是二氧化锰，也
2
剂 可以是氯化铁，当然还可以硫酸铜等
催化剂都是
误区 实际上，催化剂有正催化剂与负催化剂，正催化剂加快化学反应速率，负
加快化学反
3 催化剂是减慢化学反应速率的
应速率
催化剂的效 实际上，催化剂参与了化学反应，是第一反应物。既然是反应物，催化剂
误区
率与催化剂 的表面积，催化剂的浓度大小必然影响化学反应速率。比如用酵母催化剂
4
的量无关 做食品，酵母量大自然面就膨大快。催化剂的用量是会改变催化效率的
3 ．催化剂与中间产物
催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有
发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。
中间产物：在连续反应中为第一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看
似乎并没有生成，实则是生成多少后续有消耗多少。在含少量 I-的溶液中，HO 分解的机理为：
2 2
HO + I- → H O + IO- 慢
2 2 2
HO + IO-→ O + I- +H O 快
2 2 2 2
在该反应中I-为催化剂， IO-为中间产物。
而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质，(产物一般多
是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生
成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如下图是1，2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理：
MoO 则是该反应的催化剂；中间产物为 ；产物为 HO、CHCHCH 、
3 2 3 2
HCHO、CHCHO。
3
【名师提醒】
催化机理循环图分析模型
反应物：只进不出；产物：只出不进；中间产物：先生成，后消耗；催化剂：先消耗，后生成。
考向 1 催化剂与反应机理
1．利用CO 催化加氢可制乙烯，反应为2CO(g)+6H(g) C H(g)+4HO(g) H，在两个容积均为
2 2 2 2 4 2
1L恒容密闭容器中，分别加入2molCO
2
、4molH
2
，分别选用两种催化剂，反应进行相△同时间，测得CO
2
转
化率随反应温度的变化如下图所示。下列说法正确的是( )A．使用催化剂I时反应的活化能低于催化剂II
B．△H>0
C．b、d两状态下，化学反应速率相等
D．d状态下，保持其他条件不变，向容器中再加入1molCO 与0.5molC H，v(正)
